بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش ابتدا کامپوزیت Al/Ni به کمک فرایند نورد تجمعی پیوندی تولید و سپس شرایط انجام واکنش درجا میان آلومینیوم و ذرات نیکل با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی جهت ساخت نانوکامپوزیت آلومینیوم با ذرات تقویتکننده فراهم و مشخصه یابی شد. آنالیز ریزساختاری و میکروسختی بر روی کامپوزیت تولیدی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج ریزساختار نشان داد با افزایش پاسهای فرایند اصطکاکی اغتشاشی توزیع یکنواختی از ذرات تقویتکننده در زمینه ایجاد شد.
الگوی پراش پرتو ایکس نمونهها نشان داد که در کامپوزیتهای تولیدشده توسط فرایند نورد تجمعی پیوندی هیچگونه ترکیب بین فلزی تشکیل نشد ولی در ادامه با انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی، ذرات تقویتکننده از جنس ترکیبات بین فلزی Al3Ni در زمینه تشکیل شدهاند. سختی نمونههای کامپوزیتی در مقایسه با آلومینیوم خالص آنیل شده از افزایش قابل توجهی برخوردار بود و سختی کامپوزیتهای Al-Al3Ni نیز از کامپوزیتهای تولیدی توسط فرایند نورد تجمعی پیوندی، افزایش قابلملاحظهای نشان داد.
مقدمه
امروزه آلومینیوم و آلیاژهای آن به عنوان یکی از مهمترین مواد مهندسی مطرح میباشند چرا که خواص مطلوب آنها از قبیل نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت به خوردگی نسبتا خوب و هدایت الکتریکی و گرمایی زیاد موجب استفاده گسترده از آنها در کاربردهای مختلف و متنوع شده است. علیرغم این خواص مطلوب، چالشهایی نظیر مقاومت سایشی و مقاومت خزشی کم کاربرد این آلیاژها را در برخی موارد محدود نموده است.
جهت بهبود این مشکلات و ایجاد خواص مکانیکی مطلوب، راهکارهای مختلفی از جمله استفاده از فرآیندهای مهندسی سطح، کامپوزیت کردن آلومینیوم و نیز ایجاد ساختار فوق ریزدانه یا نانو ساختار در آن مد نظر قرار گرفته شده است - . - Hatch, 1984; Rohatgi, Asthana, & Das, 2013; Thakur & GuptaHYPERLINK \l "page13" , 2007;Hassan & Gupta, 2002 فناوری تولید کامپوزیت های زمینه فلزی یکی از زمینه های تحقیقاتی است که در طی سه دهه گذشته توجه بسیاری از محققین را به خود جلب نموده است. روشهای زیادی همانند متالورژی پودر1، ریختهگری تحت فشار2، شکل دهی افشانهای 3و ... برای تولید کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به کار گرفته شده است - . - Rohatgi, et al., 2013 فرآیندهایی نظیر فرآیند نورد تجمعی4 و فرآیند اصطکاکی اغتشاشی5 نیز در دهه اخیر در تولید کامپوزیت های زمینه آلومینیومی توسعه یافته اند.
این دو روش علاوه بر امکان توزیع مطلوب ذرات فاز ثانویه در زمینه، توانایی ایجاد ساختارهای نانومتری را نیز دارا می باشند. فرآیند نورد تجمعی که شامل مراحل مختلف نورد، برش، روی هم قرار دادن - پشته سازی - و اتصال تحت تغییر شکل پلاستیکی حالت جامد است، یکی از فرآیندهای موثر تغییر شکل پﻻستیکی شدید6 محسوب می شود که توانایی تولید مواد فلزی فوق ریز دانه ی بالک را داراست - Saito, Utsunomiya, . - Tsuji, & Sakai, 1999 فرآیند اصطکاکی اغتشاشی نیز روشی نسبتا نوین است که براساس قوانین فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی توسعه یافته و اخیرا جهت توسعه ی کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت های سطحی در حالت جامد مورد توجه قرار گرفته است.
در فرآیند اصطکاکی اغتشاشی یک ابزار چرخنده وارد سطح قطعه شده و با انجام عملیات اغتشاش و تغییر شکل پلاستیکی در نرخ های کرنش بالا، سطح مورد نظر را تحت فرآیند قرار می دهد. اصلاح ساختار سطح، کاهش اندازه دانه ها، بالا بردن استحکام، یکنواخت نمودن ساختار از نظر توزیع اندازه دانه و رسوبات، ایجاد کامپوزیت های سطحی و ترکیبات بین فلزی را می توان به عنوان دستاوردهای فرآیند اصطکاکی اغتشاشی مطرح نمود ; Mishra & Ma, 2005; Mishra & Mahoney, Chen, Kao, Chang, & Ho, 2010 - . - 2007 مظفری و همکارانش - 2010 - 7 با استفاده از فرایند نورد تجمعی پیوندی موفق به ساخت کامپوزیت چند لایه Al/Ni شدند. در این تحقیق مشاهده گردید که لایههای نیکل با افزایش سیکل ARB گلویی شده و شکست در آنها رخ داده است. پس از 6 سیکل فرایند، کامپوزیت چند ﻻیه Al/Ni با توزیع یکنواخت ذرات نیکل در زمینه آلومینیومی ساخته شد.
